步進電機在自動化與數(shù)字控制領(lǐng)域中，有著比較樂觀的發(fā)展前景，和計算機控制技術(shù)相結(jié)合，能比較精確的控制步進電機運轉(zhuǎn)。在合適的工作場合中，若控制得當，步進電機的工作性能甚至可以與直流伺服電機相比。

步進電機的特點 　　步進電機和普通電機的最大區(qū)別，在于步進電機完全由脈沖信號驅(qū)動和控制，步進電機的運轉(zhuǎn)不受負載變化的影響。步進電機的轉(zhuǎn)速和停止位置，只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)。步進電機的這種特點決定了設(shè)計。

步進電機又稱為脈沖電機，基于最基本的電磁鐵原理，它是一種可以自由回轉(zhuǎn)的電磁鐵，其動作原理是依靠氣隙磁導的變化來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。其原始模型是起源于1830年至1860年間。1870年前后開始以控制為目的的嘗試，應(yīng)用于氫弧燈的電極輸送機構(gòu)中。這被認為是最初的步進電機。1923年，James Weir French發(fā)明三相可變磁阻型(Variable reluctance)，此為步進電機前身。二十世紀初，步進電機廣泛應(yīng)用在了電話自動交換機中。由于西方資本主義列強爭奪殖民地，步進電機在缺乏交流電源的船舶和飛機等獨立系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。二十世紀五十年代后期晶體管的發(fā)明也逐漸應(yīng)用在步進電機上，對于數(shù)字化的控制變得更為容易。到了八十年代后，由于廉價的微型計算機以多功能的姿態(tài)出現(xiàn)，步進電機的控制方式更加靈活多樣。

一、步進電機的工作原理

步進電機是一種多用途的旋轉(zhuǎn)傳動裝置，它能夠以一種有序的方式旋轉(zhuǎn)。步進電機的特點是能捕捉外部信號，以角度或位移運動作為輸出，而這些角度與位移是由外部信號所控制的。該運動傳動裝置具有低成本、高精度、高效率和高可靠性的優(yōu)點。

步進電機的工作原理可以分為兩個步驟：捕捉外部信號和傳輸信號。

首先，步進電機捕捉由數(shù)字信號控制裝置發(fā)出的電磁脈沖信號，其次，步進電機通過比較器將電磁脈沖信號轉(zhuǎn)換成角度信號。由此，由數(shù)字控制裝置發(fā)出的電磁脈沖信號被步進電機捕捉和轉(zhuǎn)化為角度信號，步進電機便可以傳遞外部信號。

最后，步進電機將外部信號轉(zhuǎn)化為扭矩信號，以實現(xiàn)位移或角度的運動作為輸出。此外，這種運動傳動裝置還可以利用電磁位移或轉(zhuǎn)角反饋裝置來產(chǎn)生有關(guān)步進電機的運動位置或速度的閉環(huán)反饋信號，以確保精確的運動控制。

二、步進電機的特點

步進電機是一種可編程控制的運動傳動裝置，它能夠以一種有序的方式旋轉(zhuǎn)，可以準確地實現(xiàn)高精度、高效率和高可靠性的角度或位移運動控制。步進電機具有如下優(yōu)點：

1.捕獲電磁脈沖輸入信號;

2.輸出信號能夠準確按照電磁脈沖的指令執(zhí)行;

3.旋轉(zhuǎn)角度比較精確，能夠?qū)崿F(xiàn)微調(diào);

4.開口性佳、功率低、安全可靠，對環(huán)境系統(tǒng)友好;

5.結(jié)構(gòu)簡單靈活，無絲輪，減少結(jié)構(gòu)的積累;

6.靈敏度高，容易控制;

7.比較低的成本。

三、步進電機的優(yōu)缺點

步進電機具有良好的抗電磁干擾能力、可靠性高、價格低廉等優(yōu)點，可用于機械臂、機械手、自動取料裝置、電子鋼尺等控制工具及機械對位調(diào)整系統(tǒng)等場合，可以替代傳統(tǒng)電機和伺服電機。

但是，由于步進電機具有轉(zhuǎn)動慣量較大、扭矩較小、突變響應(yīng)較慢等缺點，使其在某些高速、高精度的控制系統(tǒng)中尚不能取代傳統(tǒng)電機或伺服電機。此外，由于沒有電磁位移反饋裝置，步進電機的準確性和精度要低于傳統(tǒng)電機和伺服電機，所以在儀器儀表、醫(yī)療器械、汽車動力系統(tǒng)等領(lǐng)域也沒有得到更廣泛的應(yīng)用。

步進電機相對于其它控制用途電機的最大區(qū)別是，它接收數(shù)字控制信號(電脈沖信號)并轉(zhuǎn)化成與之相對應(yīng)的角位移或直線位移，它本身就是一個完成數(shù)字模式轉(zhuǎn)化的執(zhí)行元件。而且它可開環(huán)位置控制，輸入一個脈沖信號就得到一個規(guī)定的位置增量，這樣的所謂增量位置控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直流控制系統(tǒng)相比,其成本明顯減低，幾乎不必進行系統(tǒng)調(diào)整。步進電機的角位移量與輸入的脈沖個數(shù)嚴格成正比，而且在時間上與脈沖同步。因而只要控制脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序,即可獲得所需的轉(zhuǎn)角、速度和方向。

步進電機具有快速啟停、定位的特點，在數(shù)字控制領(lǐng)域經(jīng)常使用步進電機作為位置控制的執(zhí)行機構(gòu)。步進電機在快速運行中，要求驅(qū)動電路提供給步進電機繞組的驅(qū)動電流盡可能地接近其技術(shù)指標要求的數(shù)值，以產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩。由于步進電機是感性負載，當運行速度提高后要提高繞組的工作電流，必須提高電源電壓。實際應(yīng)用中，常采用的控制方式是高低壓恒流斬波控制。

步進電機應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要有四個方面：

1、工業(yè)機器 步進電機用于汽車儀表和機床自動化生產(chǎn)設(shè)備。機器人制造、檢驗和工藝流程。

2、安防 安防業(yè)新的監(jiān)控產(chǎn)品，包括安防攝像機PAN/ZOOM/TILT。

3、醫(yī)療 步進電機用于醫(yī)用掃描儀、采樣器，還有在數(shù)字口腔攝影中見到的液壓泵、呼吸機和血液分析儀。

4、消費電子 步進電機在攝像機中提供自動數(shù)碼相機對焦和變焦功能。此外，還有商用機器應(yīng)用、電腦周邊應(yīng)用。

1.軟盤驅(qū)動器

軟盤存儲器是一種非常簡單的計算機外部信息存儲裝置。當軟盤插入驅(qū)動器時，伺服電機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，使盤片在盤套中旋轉(zhuǎn)。磁頭安裝在磁頭小車上，步進電機通過傳動機構(gòu)驅(qū)動磁頭小車。步進角轉(zhuǎn)換成磁頭的位移。讀取和寫入磁盤數(shù)據(jù)。步進電機的每一行走得更遠，磁頭移動一個軌道。

2.針式打印機驅(qū)動

針式打印機利用機械驅(qū)動和電路驅(qū)動的原理，使印刷針擊中絲帶和印刷介質(zhì)，然后打印出網(wǎng)點矩陣，然后由字符或圖形組成，完成打印任務(wù)。從結(jié)構(gòu)上講，針式打印機由印刷機和驅(qū)動控制電路組成。印刷過程中有三種機械運動：印刷頭的橫向運動、印刷紙的縱向運動和印刷針的運動。這些運動是由軟件控制驅(qū)動系統(tǒng)通過一些精密機械進行的，其中打印頭驅(qū)動機構(gòu)(也稱為字符車機構(gòu))是采用步進電機和齒輪減速裝置，由同步齒帶驅(qū)動汽車的橫向運動，其步進速度由單位時間內(nèi)的驅(qū)動脈沖數(shù)決定--通過改變步進速度可以改變打印字距。

3.電腦繡花機驅(qū)動

電腦繡花機是在電腦縫紉機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的?？p紉機多年來一直以機械技術(shù)為主，自20世紀70年代以來一直被引入縫紉機領(lǐng)域。開始進入微機控制的機電一體化時代。計算機縫紉機采用微處理器進行四軸數(shù)控.數(shù)控系統(tǒng)控制兩個步進電機沿x≤y方向驅(qū)動工作臺進行平面運動，同時監(jiān)視驅(qū)動刺繡針上下運動的主軸電機的旋轉(zhuǎn)，從而控制x≤y工作臺和刺繡針的間歇運動。在此基礎(chǔ)上。電腦縫紉機還增加了斷線檢測、數(shù)據(jù)存儲等功能模塊。使其工作穩(wěn)定方便。

怎樣選擇步進電機和驅(qū)動器

? 判斷需多大力矩： 靜扭矩是選擇步進電機的主要參數(shù)之一。負載大時，需采用大力矩電機。力矩指標大時，電機外形也大。

? 判斷電機運轉(zhuǎn)速度： 轉(zhuǎn)速要求高時，應(yīng)選相電流較大、電感較小的電機，以增加功率輸入。且在選擇驅(qū)動器時采用較高供電電壓。

? 選擇電機的安裝規(guī)格： 如57，86，110等，主要與力矩要求有關(guān)。

? 確定定位精度和振動方面的要求情況：判斷是否需細分，需多少細分。

? 根據(jù)電機的電流、細分和供電電壓選擇驅(qū)動器。